[发明专利]多谐波外差锁定视场展宽迈克尔逊干涉仪的装置

摘要

本发明公开了一种多谐波外差锁定视场展宽迈克尔逊干涉仪的装置。本发明通过相位调制的方式产生等频率间距的多谐波成分，这些谐波分量被FWMI透过率函数调制后发生外差过程，从而能生成反映FWMI谐振频率漂移大小和方向信息的反馈信号。在反馈控制的不断作用下，FWMI的谐振频率会趋于激光器中心频率并稳定下来，这时反馈控制信号将回到0，从而完成频率锁定。本发明能自动补偿因为环境温度等原因带来的FWMI谐振频率漂移，且锁定精度高，锁定过程智能迅速，为FWMI光谱滤光器在HSRL中的高稳定运行创造了根本保障，对提高HSRL大气探测的精度具有极大的促进作用。

主权项

多谐波外差锁定视场展宽迈克尔逊干涉仪的装置，包括激光器、电光相位调制器、信号发生器、激光扩束器、分光棱镜、第一透镜、第一光电探测器、第二透镜、第二光电探测器、FWMI主体a、电子系统模块b以及控制电脑；电子系统模块b包括第一乘法器、第二乘法器、90度移相器、第一低通滤波器、第二低通滤波器以及数据采集卡；激光器发射的连续激光作为频率锁定的参考，首先连续激光通过电光相位调制器的调制后产生多谐波边带激光信号，其中，电光相位调制器的驱动信号由信号发生器提供；被调制的多谐波边带激光信号经过激光扩束器扩束后又通过分光棱镜进入FWMI主体a；经过FWMI主体a后的激光信号会产生两路输出，其中反射回来的信号经过分光棱镜再次反射后，被第一透镜汇聚到第一光电探测器上，并发生光外差过程从而生成许多频率混合的电压信号；而透过FWMI主体a的信号则被第二透镜汇聚到第二光电探测器上，由于第二光电探测器响应速率远远跟不上外差信号的变化，故只起到普通的直流能量探测功能；第一光电探测器的输出电信号以及信号发生器的驱动信号在电子系统模块b中被处理：信号发生器的驱动信号一部分被90度移相器移相后和第一光电探测器的输出电信号相乘，该相乘过程由第一乘法器完成；乘积信号的结果被第一低通滤波器滤波后由数据采集卡记录下来，称为正交信号分量；信号发生器的驱动信号另一部分直接和第一光电探测器的输出电信号相乘，该相乘过程由第二乘法器完成；乘积信号的结果被第二低通滤波器滤波后由数据采集卡记录下来，称为同相信号分量；正交信号分量和同相信号分量被送入控制电脑，控制电脑利用正交信号分量和同相信号分量生成一个反馈控制量输送给FWMI主体a的调频设备；反馈控制量的生成公式为：F=P2+I2---(1)]]>其中，F代表反馈控制量，P代表正交信号分量，I代表同相信号分量；该反馈控制量与FWMI谐振频率的漂移程度和方向均相关，当FWMI谐振频率相对于激光器频率往正方向漂移时，该反馈控制量为正值，且大小正比于频率漂移量；反之，则该反馈控制量为负值，大小也正比于频率漂移量；在反馈控制的不断作用下，FWMI的谐振频率会趋于激光器中心频率并稳定下来，这时反馈控制信号将回到0，从而完成频率锁定。